TWI455427B - Electrode unit and ion generator - Google Patents

Description

電極單元及離子產生器

本發明係有關於一種電暈放電用之電極單元、及具備這種電極單元的離子產生器。

先前技術之棒型離子產生器，有施加高壓電在針狀放電電極(放電針體)而自空氣產生正離子與負離子(以下，當總稱正離子與負離子時，僅稱做離子)，使離子與洗淨空氣噴射到帶電之除電對象而將其加以除電的電暈放電式離子產生器。前述除電對象之一例，有例如板狀之玻璃基板等。前述玻璃基板，係例如使用於TFT(薄膜電晶體)液晶面板、PDP(電漿顯示面板)或LCD(液晶顯示器)等之基板。

而且，這種電暈放電式離子產生器，係分為施加在電極上之高壓電源使用直流電源之直流式離子產生器，與施加在電極上之高壓電源使用交流電源之交流式離子產生器。各種離子產生器皆有其特徵，必須依照使用目的來選擇。

直流式離子產生器，係使正電極與負電極分別以相同數量交錯設置，正電極係產生正離子，負電極係產生負離子。電極係被配置於噴射噴嘴內，使產生之離子載置於洗淨空氣而加快移動速度，藉此能提高除電效果。

交流式離子產生器，係主要係使用將商用頻率之交流電源以昇壓變壓器昇壓過之電源電壓，正離子與負離子係自1支電極交互產生。電極係被配置於噴射噴嘴內，使產生之離子載置於洗淨空氣而加快移動速度，藉此能提高除電效果。

而且，在這種離子產生器中，係因為使組立容易化，所以，使將電極或其周邊構成一體化之電極單元安裝在離子產生器本體。使用這種電極單元之離子產生器的先前技術，有例如開示於專利文獻1(日本特開2006-40860號公報，發明名稱：離子化裝置)或專利文獻2(日本特開2007-134141號公報，發明名稱：離子化裝置之電極針單元及離子化裝置)中者。

【專利文獻1】日本特開2006-40860號公報(段落號碼0032～0039，第6圖)【專利文獻2】日本特開2007-134141號公報(段落號碼0034～0039，第6圖)

上述專利文獻1第6圖之電極組立體40或專利文獻2第6圖之電極針單元12，係構造複雜，累積公差增大，而有機械精度不佳之虞。尤其，必須採用如專利文獻1第6圖之上側密封構件44或專利文獻2第6圖之橡膠43的特殊構件，而使構造複雜化。在此，其被要求必須使構造更簡化。而且，也被要求必須由構造簡化來實現降低成本。

又，作為離子產生器之性能，其被要求必須提高離子噴射之氣勢，亦即，必須增加噴射速度。當增大噴射速度時，能防止正離子與負離子之再結合現象(以下稱做「再結合」)，能提高除電能力。專利文獻2第6圖之電極針單元12，係開口部415較大，噴射能力不佳。又，專利文獻1第6圖之電極組立體40，係窄化吐出口48a而提高噴射速度，但是，洗淨氣體係自較窄通路往較寬通路流動，所以，在較寬通路中，被壓縮之洗淨氣體會膨脹而很難提高噴射速度。而有必須確實提高噴射速度之要求。

在此，本發明，係用於解決上述課題之物件，其目的，係提供一種藉由簡化構成且降低成本，來提高成本效益，同時，藉由增大噴射速度來防止再結合而提高除電能力的電極單元。

又，提供一種包括這種電極單元，而提高成本效益及除電能力之離子產生器。

本發明專利申請範圍第1項之電極單元，係一種電極單元，被安裝於離子產生器本體上，其特徵在於包括：針狀電極，包括略微圓錐狀的尖銳端；單元本體，由固定於針狀電極之固定部、導入洗淨空氣之導入口、覆蓋自固定部凸出之針狀電極周圍且連通導入口之收容空間、及連通收容空間且凸出有針狀電極尖銳端的噴射口所構成，前述單元本體之收容空間，係包含比針狀電極尖銳端還要高，而且包括角度大於或等於針狀電極尖銳端頂角之圓錐狀噴射空間。

又，本發明專利申請範圍第2項之電極單元，係在專利申請範圍第1項之電極單元中，其特徵在於：前述單元本體，係由上而下分別有小直徑部、中直徑部及大直徑部的至少3段概略旋轉體構造，於中直徑部形成有前述導入口，而且包括：本體側密封部，外徑比中直徑部還要小的環狀體且被嵌入小直徑部；以及噴射側密封部，外徑比大直徑部還要小的環狀體且被嵌入中直徑部。

又，本發明專利申請範圍第3項之電極單元，係在專利申請範圍第2項之電極單元中，其特徵在於：前述單元本體之大直徑部，係於內部包含有與凸出有針狀電極尖銳端之噴射口相連通的放電空間。

又，本發明專利申請範圍第4項之電極單元，係在專利申請範圍第3項之電極單元中，其特徵在於：前述單元本體之大直徑部，係包括使離子化空氣流入放電空間內之針狀電極尖銳端周圍的開口部。

又，本發明專利申請範圍第5項之電極單元，係在專利申請範圍第1項～第4項中任一項所述之電極單元中，其特徵在於：包括使前述單元本體結合在離子產生器本體上之電極結合部。

又，本發明專利申請範圍第6項之離子產生器，其特徵在於：包括：離子產生器本體，呈長條狀；電氣回路，設於離子產生器本體內部；流體回路，設於離子產生器本體內部；以及申請專利範圍第1項～第5項中任一項所述之複數個電極單元，在縱向以既定電極間隔複數並列而凸出離子產生器本體外部，離子搬運用洗淨空氣係自流體回路通過導入口而被供給噴射，同時，供給自電氣回路之電壓係施加在針狀電極而以電暈放電產生離子。

當使用如上述之本發明時，能提供一種藉由簡化構成且降低成本，來提高成本效益，同時，藉由增大噴射速度來防止再結合而提高除電能力的電極單元。

又，能提供一種包括這種電極單元，而提高成本效益及除電能力之離子產生器。

接著，參照圖面來說明本發明最佳實施形態之電極單元及離子產生器。在本形態中，係想定交流脈波式之離子產生器來做說明。

第1圖係組裝有本形態電極單元的離子產生器外觀圖。第2圖係包括本形態電極單元的離子產生器之內部方塊圖。在此，當說明離子產生器1時，將第1圖及第2圖離子產生器1左右方向當作離子產生器1縱向，將上下方向依然當作上下方向，將第6(a)圖離子產生器1左右方向當作離子產生器1深度方向來做說明。這種離子產生器1，如第1圖所示，係包括離子產生器本體10及電極單元20。而且，當使用時，連接有電源供給線30及空氣供給線40而做電源供給及洗淨空氣供給。

接著，說明離子產生器本體10之各構成。

離子產生器本體10，如第2圖所示，係包括殼體11、電源電壓輸入端子12、電源線13、電源回路部14、高壓電源供給部15、連接部16、氣體通流口17及氣體供給路徑18。

而且，電極單元20，係而且包括針狀電極21、本體側密封部22及噴射側密封部23。前述電極單元20，如第1圖及第2圖所示，係在離子產生器本體10底部縱向並列而例如配置有4個。而且，此個數可在設計時適當選定。鄰接之2個針狀電極21之間隔係以既定間隔來分離。

殼體11，由第1圖可知，自正面觀之，係在作為電極配列方向之縱向較長，而且在上下方向較短而形成棒狀。殼體11，由第6(a)圖可知，自側面觀之，係側面形狀在上下方向較長，而且在深度方向較短而形成略成長方形。棒型之離子產生器1，係使電氣回路與空氣回路分成上下領域而配置，所以當自側面觀之時，一般係上下方向較長之橢圓或長方形構造。在此情形下，例如藉由構成氣體供給路徑18一部份之分隔壁101(參照第6(b)圖)，使電氣回路與空氣回路分成上下而配置。

而且，殼體11係不侷限於側面形狀略呈長方形者，側面也可以係略呈橢圓形等各種形態。棒型之離子產生器1，係在無塵室中，不妨礙來自微細過濾器單元的沈降氣流而有效率地使離子搬運至除電對象下方，因為上述原因，而使其成為讓沈降氣流容易流動之上下方向較長的橢圓或長方形。在這種殼體11中，係使內部構成組入本體內後，側面蓋體係被夾入殼體11兩側之側端部而固定。

電源電壓輸入端子12，係例如電源用連接器，輸入來自外部之電源電壓。在本形態中，雖然採用於左右側面部配置電源電壓輸入端子12之構成，但是，也可以配置於任一邊。而且，電源電壓輸入端子12，係也可以不配置於側面而配置於殼體11前後表面。與作為電源線之電源供給線30的連接器相連接，而供給電源電壓。

電源線13，係使被供給至電源電壓輸入端子12之電源電壓傳遞到電源回路部14。

電源回路部14，係當供給有來自外部之電源電壓時，會產生交流脈波高壓電源而供給至高壓電源供給部15。

高壓電源供給部15，係複數個(在第2圖中係4個)連接在電源回路部14者，連接部16係電氣性連接在各高壓電源供給部15。

連接部16，係與電極單元20之針狀電極21接觸而做電氣性連接。當安裝有電極單元20後，針狀電極21頭頂部係自氣體供給路徑18凸出，連接部16係與前述凸出之針狀電極21抵接而確保導通。

氣體通流口17，係與氣體供給路徑18相連通，可使自外部之供給洗淨空氣輸入或輸出至外部之連接器。與管體等空氣供給線40之連接器相連結而流入洗淨空氣。

氣體供給路徑18，係於左右側端部兩側與氣體通流口17相連通，同時，流路也與電極單元20連通。而且，在電極單元20中，藉由適當設置的本體側密封部22及噴射側密封部23，能確保不會往氣體供給路徑18外部洩漏(下述)。被往氣體通流口17供給的洗淨空氣係被供給至氣體供給路徑18，而且被供給往電極單元20。

在此，電源電壓輸入端子12、電源線13、電源回路部14、高壓電源供給部15及連接部16係包含在電氣回路中。電氣回路，係設於離子產生器本體10內部，指包含電源系統等各種回路之回路。而且，雖然未圖示，在電氣回路中也可以包含有訊號處理系統。訊號處理系統，係實施各種訊號處理。例如，自使用無線式遙控傳輸之設定部(未圖示)輸入控制指令，包括能自由增減施加在針狀電極21上之高壓電源的功能。在此情形下，也可以具備接受來自外部之通訊訊號的外部輸出入部或顯示動作狀態的動作顯示面板(未圖示)。又，也可以使供給至訊號處理系統的低壓電源產生於電源回路部14。而且，交流脈波高壓電源，係也可以採用例如依據未圖示之偵知器，來控制產生之波形、波高及頻率。如上所述，電氣回路係考慮過各種構成。

又，氣體通流口17、氣體供給路徑18、本體側密封部22及噴射側密封部23，係包含在流體回路中。如上所述，當供給洗淨空氣自氣體通流口17被導入時，洗淨空氣係透過氣體供給路徑18自電極單元20輸出。此流體回路也考慮過上述以外之各種構成。

離子產生器10係包括這些構成。

接著，參照圖面來說明電極單元20。第3(a)圖係本發明最佳實施形態電極單元的俯視構造圖；第3(b)圖係本發明最佳實施形態電極單元的正視構造圖；第3(c)圖係本發明最佳實施形態電極單元的側視構造圖；第3(d)圖係電極結合部之說明圖。第4圖係本發明最佳實施形態電極單元的剖面構造圖，其中，第4(a)圖係A-A線剖面圖，第4(b)圖係B-B線剖面圖。第5圖係尖端噴嘴部周圍之說明圖。第6圖係使電極單元安裝在離子產生器本體時之剖面構造圖，其中，第6(a)圖係C-C線剖面圖，第6(b)圖係D-D線剖面圖。

在此，當說明電極單元20時，將第3(b)圖、第3(c)圖、第4(a)圖、第4(b)圖、第5圖及第6圖之上下方向當作電極單元20之軸向，將上側當作本體側，將下側當作噴射側來做說明。又，將第3(a)圖電極單元20之左右方向當作徑向來做說明。

電極單元20，如第3圖及第4圖所示，係包括針狀電極21、本體側密封部22、噴射側密封部23及單元本體24。而且，在第3圖中，為了瞭解單元本體24，將本體側密封部22及噴射側密封部23加以省略。

針狀電極21，如第4(a)圖、第4(b)圖及第5圖所示，係尤其形成尖端略呈圓錐狀的尖銳端210。

本體側密封部22，如第4圖所示，係外徑比中直徑部241(後述)還要小的環狀體，其中，其係被嵌入單元本體24小直徑部240(後述)，同時以中直徑部241上側支撐的例如O型環。

噴射側密封部23，如第4圖所示，係外徑比大直徑部242(後述)還要小的環狀體，其中，其係被嵌入單元本體24中直徑部241，同時以大直徑部242上側支撐的例如O型環。

尤其，本體側密封部22及噴射側密封部23係採用便宜的O型環，所以可以降低成本。

單元本體24，係包括小直徑部240、中直徑部241及大直徑部242之三段的多段旋轉體。

在小直徑部240中心軸處，如第4圖(a)及第4(b)圖所示，係形成有保持針狀電極21之孔的固定部243。例如使針狀電極21壓入固定部243內而固定之。

在中直徑部241處，如第3圖及第4圖所示，形成有導入口244。前述導入口244，如第6(b)圖所示，在安裝時，係與離子產生器本體10氣體供給路徑18相連通而導入洗淨空氣。而且，在中直徑部241形成有一對突起部245。如第3(a)圖所示，當自上方觀看時，係位於同一直徑上且夾成180度。

在大直徑部242處，如第3圖及第4圖所示，形成有開口部246，自外部環境使空氣導入大直徑部242內之放電空間247。

在前述單元本體24內部，係包括配置有針狀電極21之收容空間248、形成前述收容空間248局部且設有針狀電極21尖銳端210之噴射空間249、包括前述噴射空間249之尖端噴嘴部250、及形成於尖端噴嘴部250最尖端而凸出有針狀電極21尖銳端210的噴射口251。噴射口251，係包括尖銳端210，所以成環狀開口。

尖端噴嘴部250附近，詳如第5圖所示，藉由尖端噴嘴部250及針狀電極21尖銳端210，而形成有通路部252。在尖端噴嘴部250圓錐狀之噴射空間249中，噴射空間249圓錐高度b係比構成針狀電極21尖銳端210之圓錐高度a還要高，又，圓錐狀噴射空間249頂角β係比針狀電極21尖銳端210之頂角α還要大或相同大小(在第5圖中，α≒β)。而且，當β比α大很多時，噴射方向會往左右方向擴大，所以不理想。因此，最好α=β且為銳角(例如5度～30度)。藉此，能防止離子之再結合。

接著，說明電極單元20之功能。首先，如第6(a)圖及第6(b)圖所示，使電極單元20固定在離子產生器本體10之本體側嵌合部103及噴射側嵌合部104。在離子產生器本體10之噴射側嵌合部104側面處，如第3(d)圖所示地每分隔180度形成有2個電極結合部凹槽102，使中直徑部241之2個突起部245自下側嵌入前述凹槽102，一邊誘導突起部245一邊使其上升，接著藉由旋轉嵌入而安裝固定。這種電極結合部係該業者眾所周知的機械性構造，能實現強固的固定。

當使這種電極單元20安裝在離子產生器本體10時，如第6(a)圖及第6(b)圖所示，本體側密封部22係藉由中直徑部241上表面及本體側嵌合部103下表面在上下方向上被按壓而成橢圓形，藉此，以小直徑部240側面及本體側嵌合部103側面接觸而在4處確實密著密封。在此情形下，中直徑部241上表面高度及本體側嵌合部103下表面高度即使有若干偏移，本體側密封部22會吸收位置偏移而確實密封。藉此，無須使機械精度過高，而且上側之空間(配置有連接部16之空間)與下側之氣體供給路徑18，係通路被確實遮蔽，氣體供給路徑18之洗淨空氣沒有往上側空間漏出之虞。

同樣地，噴射側密封部23，也藉由大直徑部242上表面及噴射側嵌合部104下表面在上下方向上被按壓而成橢圓形，藉此，以中直徑部241側面及噴射側嵌合部104側面接觸而在4處確實密著密封。在此情形下，大直徑部242上表面高度及噴射側嵌合部104下表面高度即使有若干偏移，噴射側密封部23會吸收位置偏移而確實密封。藉此，無須使機械精度過高，而且下側之外界與上側之氣體供給路徑18，係通路被確實遮蔽，氣體供給路徑18之洗淨空氣沒有往下側外界漏出之虞。

如此一來，藉由本體側密封部22及噴射側密封部23，氣體供給路徑18之氣密被確保，變成僅自尖端噴嘴部250噴射口251噴射。又，因為能維持氣體供給路徑18內部之高壓，所以能提高噴射速度，包括能提高噴射能力之優點。

又，電極單元20，係雖然包括安裝構造，前述安裝構造，係當使突起部245沿著上下方向之凹槽102內來使電極單元20上升，接著，沿著左右方向之凹槽102內來使電極單元20做90度旋轉時，使中直徑部241導入口244與氣體供給路徑18相連通，但是如上所述，使在本體側密封部22與噴射側密封部23間的中直徑部241的導入口與氣體供給路徑18相連通，所以能確實維持電極單元20內部之高壓。

而且，如第4圖及第5圖所示，隨著自收容空間249愈往通路部252則通路愈窄，在前述通路部252變得尤其高壓，所以，自噴射口251噴射之速度會變高。

而且，針狀電極21尖銳部210尖端附近雖然藉由電暈放電而產生離子，但是，空氣自大直徑部242開口部246流入，所以能產生充分之離子。

又，如第6(a)圖及第6(b)圖所示，連接部16係例如包含如板狀彈簧161之彈性構件，所以當針狀電極21頭頂部與連接部16板狀彈簧161接觸時，能確實密著而做電氣性連接。藉此，能使電極單元20裝卸自如。而且，藉由本體側密封部22之存在，電氣性連接處所係與氣體供給路徑18內之環境氣體隔離，能確保絕緣。

接著，說明離子產生器1之功能及動作。在開始使用時，使洗淨空氣供給到流體回路。而且，被壓縮之洗淨空氣係通過空氣供給線40、氣體通流口17、氣體供給路徑18、導入口244、收容空間248、噴射空間249及通路部252，而自噴射口251噴出。

又，使交流脈波高壓電源施加在針狀電極21。與一般離子產生器同樣地，在針狀電極21尖端部施加有約±E(E係7000～1000V)交流脈波高壓電而電暈放電，於大直徑部242內之針狀電極21周圍交互產生正離子及負離子。如此一來，大直徑部242內之正離子或負離子係被洗淨空氣承載，而自大直徑部242內之放電空間247往下側噴射。如此一來，藉由自針狀電極21周圍噴出洗淨空氣，如上所述，產生於針狀電極21尖端附近之離子會到達除電對象。尤其，因為增加噴射速度而防止再結合，能確實對除電對象除電。又，包括能減少髒污附著在針狀電極21之功能。

以上，說明過離子產生器1。而且前述離子產生器1係還可以有各種變形形態。在上述形態中，係使來自電氣回路之電壓為交流脈波電壓而施加在電極上，成為交流脈波式離子產生器1。

但是，也可以不使用交流脈波式，而使用來自電氣回路之電壓為通常正弦波狀交流電壓而施加在針狀電極21上的交流式離子產生器1。

又，也可以用直流式來取代交流式。使前述電極單元20設定為正電極與負電極。而且，使這些正電極及負電極交錯配列。在運轉時，正電壓係施加於正電極而產生正離子，又，負電壓係施加於負電極而產生負離子。這種離子產生器1，係離子再結合較少的方式，使產生之正離子與負離子混合而以洗淨空氣吹到除電對象加以除電。但是，即使係直流方式，在特殊用途時，也可以使來自電氣回路之電壓僅有正直流電壓而僅產生正離子，或者，使來自電氣回路之電壓僅有負直流電壓而僅產生負離子，即使在這種情形下，因為往除電對象之到達速度很快，所以能減少再結合之現象，而能達成本發明之效果。

又，說明過電極個數有4個的情形。但是，電極個數可以在設計時適當選擇，例如可以採用包括5個電極單元之離子產生器、包括6個電極單元之離子產生器等，可以適當增加電極單元數量。

當使用上述說明之本發明時，能提供一種使構成簡素化而降低成本，藉由使接近尖銳端之電極的傾斜設於尖端噴嘴部收容空間內壁而高壓化，藉由提高噴射速度而防止再結合，以提高除電能力，能使提高成本效益與提高除電能力之相剋效果同時達成之電極單元。

又，提供一種包括上述電極單元，同時提高成本效益與除電能力之離子產生器。

1．．．離子產生器

10．．．離子產生器本體

11．．．殼體

12．．．電源電壓輸入端子

13．．．電源線

14．．．電源回路部

15．．．高壓電源供給部

16．．．連接部

17．．．氣體通流口

18．．．氣體供給路徑

20．．．電極單元

21．．．針狀電極

22．．．本體側密封部

23．．．噴射側密封部

24．．．單元本體

30．．．電源供給線

40．．．空氣供給線

101．．．分隔壁

102．．．凹槽

103．．．本體側嵌合部

104．．．噴射側嵌合部

161．．．板狀彈簧

210．．．尖銳端

240．．．小直徑部

241．．．中直徑部

242．．．大直徑部

243．．．固定部

244．．．導入口

245．．．突起部

246．．．開口部

247．．．放電空間

248．．．收容空間

249．．．噴射空間

250．．．尖端噴嘴部

251．．．噴射口

252．．．通路部

第1圖係組裝有本發明最佳實施形態電極單元的離子產生器外觀圖。

第2圖係包括本發明最佳實施形態電極單元的離子產生器之內部方塊圖。

第3(a)圖係本發明最佳實施形態電極單元的俯視構造圖；第3(b)圖係本發明最佳實施形態電極單元的正視構造圖；第3(c)圖係本發明最佳實施形態電極單元的側視構造圖；第3(d)圖係電極結合部之說明圖。

第4圖係本發明最佳實施形態電極單元的剖面構造圖，其中，第4(a)圖係A-A線剖面圖，第4(b)圖係B-B線剖面圖。

第5圖係尖端噴嘴部周圍之說明圖。

第6圖係使電極單元安裝在離子產生器本體時之剖面構造圖，其中，第6(a)圖係C-C線剖面圖，第6(b)圖係D-D線剖面圖。

20．．．電極單元

21．．．針狀電極

210．．．尖銳端

22．．．本體側密封部

23．．．噴射側密封部

240．．．小直徑部

241．．．中直徑部

242．．．大直徑部

243．．．固定部

244．．．導入口

245．．．突起部

246．．．開口部

247．．．放電空間

248．．．收容空間

249．．．噴射空間

250．．．尖端噴嘴部

251．．．噴射口

Claims (6)

1. 一種電極單元，被安裝於離子產生器本體上，其特徵在於包括：針狀電極，包括圓錐狀的尖銳端；以及單元本體，由固定前述針狀電極之固定部、導入洗淨空氣之導入口、覆蓋自前述固定部凸出之前述針狀電極周圍且連通前述導入口之收容空間、及連通前述收容空間且凸出有前述針狀電極尖銳端的噴射口所構成，前述收容空間係包含比前述針狀電極尖銳端還要高，而且包括頂角大小等於針狀電極尖銳端頂角之圓錐狀噴射空間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電極單元，其中，前述單元本體係由上而下分別有小直徑部、中直徑部及大直徑部的至少3段概略旋轉體構造，於中直徑部形成有前述導入口，而且包括：本體側密封部，外徑比中直徑部還要小的環狀體且被嵌入小直徑部；以及噴射側密封部，外徑比大直徑部還要小的環狀體且被嵌入中直徑部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電極單元，其中，前述單元本體之大直徑部係於內部包含有與凸出有針狀電極尖銳端之噴射口相連通的放電空間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電極單元，其中，前述單元本體之大直徑部係包括使離子化空氣流入放電空間 內之針狀電極尖銳端周圍的開口部。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之電極單元，其中，包括使前述單元本體結合在離子產生器本體上之電極結合部。
6. 一種離子產生器，其特徵在於包括：離子產生器本體，呈長條狀；電氣回路，設於離子產生器本體內部；流體回路，設於離子產生器本體內部；以及申請專利範圍第1至5項中任一項所述之複數個電極單元，在縱向以既定電極間隔複數並列而凸出離子產生器本體外部，離子搬運用洗淨空氣係自流體回路通過導入口而被供給噴射，同時，供給自電氣回路之電壓係施加在針狀電極而以電暈放電產生離子。